反射太阳光线为地球降温:明智还是鲁莽?

在气候变化的挑战之下,能否减缓全球变暖取决于国际社会未来几十年内的减排能力。与此同时,人类也可借助将太阳光反射回太空这一构想来应对气候变化。这种被称为太阳能地球工程的干预手段颇具吸引力,却也在科学界中引发了重大分歧。一起来了解这一富有争议的气候替代方案。

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时事通讯:瑞士媒体里的中国
2024年是全球范围内自有记录以来最热的一年。目前,在全球二氧化碳排放量持续攀升的同时,气候变化给地球和人类社会带来的影响也日益明显。伴随着世界各地冰川的日渐消融,海平面也呈现出了上升的态势。与此同时,旱涝灾害等极端现象也变得愈发频繁。
在特朗普政府正式宣布美国退出《巴黎气候协定》之后,将全球升温控制在1.5摄氏度以内这一目标似乎也越来越遥不可及。
这些迫在眉睫的难题无疑亟待解决。由于太阳辐射调节技术 (亦即太阳辐射管理,简称SRM) 不仅无法消除气候变化的根源,而且还将引发一系列道德伦理方面的问题,因此长久以来被视作禁忌。然而,这类技术却在当下越来越受到人们的关注。
“问题的关键从不在于太阳辐射管理是否将得以实施,而在于它将在何时得以实施。”
格诺特·瓦格纳(Gernot Wagner),气候经济学家
近年来,私立基金会以及美国、英国和中国等国家已投入了数千万美元的庞大资金,用于开展将太阳光线反射回太空的研究项目。与此同时,以美国初创公司Make Sunsets为代表的部分企业也已正式启动了户外实验。不仅如此,一些新项目预计也将于今年内得以实施。
今年5月12至16日期间,南非的立法首都开普敦将迎来有史以来规模最大的太阳辐射管理全球会议。研究人员、非政府组织代表和各国政要将围绕太阳能地球工程这一议题展开科学、社会以及政治方面的探讨。
气候经济学家、作家兼哈佛大学太阳能地球工程研究项目的联合创始人格诺特·瓦格纳(Gernot Wagner)通过电子邮件向本网站透露道:“问题的关键从不在于太阳辐射管理是否将得以实施,而在于它将在何时得以实施。遗憾的是,自1月20日午时开始(编者注:唐纳德·特朗普于该日完成白宫就职典礼),该技术付诸实践的可能性变得更大。”
什么是太阳辐射调节技术?
太阳辐射管理技术是一种人为刻意的大规模气候干预手段,旨在对抗全球变暖。
在太阳辐射管理技术的支持者看来,这类手段也是唯一能让全球平均气温以相对较低的成本快速恢复到工业化前水平的可持续方案。正常情况下,地球能够对其接收到的30%左右的太阳能进行反射。这一反射率即便只上升1%,也足以令全球平均气温出现1摄氏度左右的下降。
作为气候变化的应对方案,大幅减少二氧化碳排放量已成为当下不可或缺且刻不容缓的首要任务。对此,科学界亦达成了共识。太阳能地球工程的拥护者认为,在等待实现净零碳排放平衡目标的过程中,这类技术将为我们赢得宝贵的时间。除此之外,作为气候干预措施,太阳能地球工程还有望缓解海平面上升等一系列全球变暖带来的负面影响。
如何将太阳光反射回太空?
在该研究课题上,平流层气溶胶注入(简称SAI,亦即向大气中释放有散射效应的气溶胶粒子)是最受学界关注的方案。作为一种极其微小的颗粒,气溶胶可将太阳辐射反射回太空,从而降低地面温度。
这一方案背后的原理在于,飞机或探空气球可向大气中释放出数十亿个二氧化硫分子,而这些二氧化硫分子将导致气溶胶的形成,从而在地球的周围筑起一道薄薄的反射层。
“和制作气溶胶相比,制造原子弹在当年遭遇到了更大的阻力。”
克劳迪娅·维纳尔斯(Claudia Wieners),乌特勒支大学
上述原理并非纸上谈兵的空泛理论。在实际经验中,气溶胶反射太阳辐射的现象也会在大规模火山喷发的过程中自行产生。1991年,菲律宾境内的皮纳图博火山(Pinatubo)在爆发时释放出了大量的火山灰和二氧化硫,而这些物质则导致了地球的温度在之后的两年内降低了半摄氏度。
相较于平流层气溶胶注入,海洋云增亮(Marine Cloud Brightening,MCB)则是另一种更为先进的太阳辐射管理技术。这项技术通过推动盐粒子上升至大气层来人为地提升云层亮度,从而增强云层的反射率并达到为海水降温的目的。在具体操作中,安装在船只上的特殊炮弹装置将海水混合物喷射到大气中,而混合物中的盐晶体则有助于在海洋上空形成更为清晰明亮的云层。这些云层可反射更多的太阳光线,从而保护珊瑚礁免受高温的侵袭。
>> 以下动画短片展示了海洋云的增亮过程:
此外,将街道和屋顶涂成白色也有助于反射更多的太阳光线。而对于生活在城市中的人们来说,明亮的路面和建筑物表面可确保他们在高温热浪期间度过一个舒适的夏天。
在太空中安装巨型反射镜也是太阳辐射管理的一种方案。根据其理论原理,巨型反射镜将在太阳辐射到达地球之前便已对其进行反射。在联合国的一份报告中,该方案的可行性虽未被完全排除,但其天方夜谭式的构想却无疑透露着浓厚的、与现实相去甚远的科幻意味。
最后,人们还可以通过向卷云中散布微型颗粒来让云层变得更为稀薄。作为高空云层,卷云可捕获从地球表面辐射出的热量,对地球大气系统的辐射收支平衡有着极其重要的影响。而这项高空卷云变薄技术旨在提升云层中气溶胶的含量,以便让更多的红外辐射逃逸到太空中,从而达到缓解全球变暖的目的。

太阳辐射管理技术的发展现状
截至目前,太阳能地球工程作为气候干预手段仍主要停留在理论层面。然而,和太阳辐射管理技术相关的研究计划正在不断增多,而部分项目也已开展了实地实验,将该研究课题带入了下一阶段。
荷兰乌特勒支大学气候物理学助理教授克劳迪娅·维纳尔斯(Claudia Wieners)表示,如果全人类或那些强大且足够富裕的国家决定在全球范围内向大气中释放气溶胶,那么,这一技术的普及应用将可能在几年之内成为现实。在这位专家看来,平流层气溶胶注入并不会遭遇太大的障碍:“和制作气溶胶相比,制造原子弹在当年遭遇到了更大的阻力。”
太阳能地球工程为何饱受争议?
太阳辐射管理技术虽可用于降温,但并不能减少人类向大气层中排放的温室气体数量。因此,这类技术只能对抗温室效应产生的后果,却无法消除气候危机背后的根源。此外,这类技术的反对者认为,太阳能地球工程是一种治标不治本的方案,而对其重要性进行过度强调则会让人们与减排这个真正的目标渐行渐远。
瑞士洛桑联邦理工学院航天中心(EPFL Space Center)的政策顾问Xiao-Shan Yap通过瑞士科研杂志《地平线》(Horizons)表达了自己的观点:“太阳辐射管理技术营造出的假象误导人们相信,单凭技术就可以解决当下面临的气候危机。”该专家强调,采用太阳辐射管理将会导致国际政坛背弃减排承诺,而这正是这类技术的风险所在。
向大气层中注入气溶胶还会为气候、降雨模式以及环境带来难以预料的后果。例如,二氧化硫颗粒不仅能促成酸雨的形成,还将对人类的健康造成危害。
太阳辐射管理虽被当作黄金备选方案用来对抗气候变化,但谁来决定这类干预措施的具体实施时间和地点?谁来为这些技术产生的有害影响负责?当某个项目因战争等原因被迫提前中止时,人们又该作何反应?一系列与这套气候“B计划”相关的核心问题迄今为止仍有待解答。
在上述议题上,适用于全球的统一规则并不存在。事实上,已有500多名来自瑞士和世界各国的科研人员参与到了一场禁止太阳能地球工程的国际性呼吁行动中来。这些学界专家警告大众不要将公共资金用于开发太阳辐射管理技术,并要求有关部门摒弃所有和这类技术相关的户外实验。
科学界普遍认为,强有力的国际治理机制是开展太阳能地球工程实验的先决条件。2010年《生物多样性公约》通过的一项决议要求各国避免部署可能影响生物多样性的太阳能地球工程,并呼吁建立一个透明、民主的全球治理机制。
学者们制定了被称为“牛津原则”(Oxford Principles)的地球工程国际治理五项原则,其中包括公众参与、部署前治理以及独立影响评估。但在国际机构缺位的情况下,谁拥有决策权以及在哪个平台展开谈判等问题都极具挑战性。
《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)是最有实力应对这些问题的超国家机构。然而,该机构迄今为止始终对这一议题避而不谈。相比之下,联合国环境大会具备比《联合国气候变化框架公约》更广泛的环境影响视角。2019年,瑞士在联合国环境大会上提出了一项决议,要求联合国环境规划署(UNEP)对太阳能地球工程进行评估,并总体性地提出未来可能的治理框架,但该决议未能获得通过。
联合国安理会也被纳入考量。然而,由于该机构完全由几个核大国主导,其它国家在该议题上将完全丧失话语权。因此,该机构被指缺乏技术专业性和代表性。
部分学者认为,联合国大会(the UN General Assembly)应当成立一个全新的、具有充分代表性的治理机构来授权开展具体的地球工程实验。反对者表示,这类过高的目标将有可能导致美国、中国或印度等大国拒绝签署协议。
(资料来源:Dialogue Earth)
2022年,来自61个国家的500多名科学家和学者签署了一封公开信,呼吁各国政府和联合国“封杀”太阳能地球工程。专家们在公开信中表述了三个核心问题:
首先,人们对太阳能地球工程的风险知之甚少。不同地区受到的影响将有所差异,而天气模式、农业以及食物和水的基本需求供应也将受到不确定性影响。
其次,围绕太阳能地球工程展开的投机行为将对政府、企业和社会的脱碳或碳中和决策产生干扰。
第三,当前的全球治理体系无法制定和执行与太阳能地球工程相关的理性协议。
(资料来源:澎湃新闻)
与此同时,瑞士苏黎世联邦理工学院的气候研究员桑德罗·瓦蒂奥尼(Sandro Vattioni)却反其道而行,呼吁将更多的研究和实验投入到该领域之中。对此,这位专家补充道:“小规模的纯科学性实验不可或缺。”
瓦蒂奥尼将在今年5月的开普敦会议上发言。这位专家向本网站表示:“如果我们最终决定采用太阳辐射管理,那么,钻研这类技术及其潜在的负面影响将是我们绕不开的课题。”
克劳迪娅·维纳尔斯认为,暂停实施太阳辐射管理以便在科学和政治的层面上对其进行研究是当下最为明智合理的解决方案。与此同时,该专家还联名签署了一封呼吁对这类技术进行均衡研究的公开信并表示:“对太阳辐射管理技术进行单方面的投入使用将有可能触发国与国之间的冲突,因此,这种做法极不可取。”

瑞士在太阳辐射管理议题上的立场
瑞士期望加强太阳能地球工程方面的研究并于2024年向联合国环境大会(UNEA)提交了一份决议,呼吁成立一个专家组来对太阳辐射管理技术的风险和益处进行评估。
然而,由于各国并未就该议题达成共识,瑞士不得不撤回了这项决议。非洲国家集团、太平洋岛屿国家以及包括墨西哥在内的一些国家将对任何主张采用太阳辐射管理技术的提案表示反对。
联邦环境办公室(FOEN)向本网站透露,瑞士并未积极主动地将太阳辐射管理作为国家气候政策的重要组成部分来进行推广。然而,该政府机构同时表示,瑞士正致力于在国际舞台上寻求合作与支持,以确保各国及时获取最新资讯,尤其在潜在风险和跨境影响方面实现信息同频。
下一届联合国环境大会计划将于今年12月举行。联邦环境办公室表示,瑞士尚未决定是否重新提交关于太阳辐射管理的决议。
将二氧化碳从大气中移除并将其储存在地下也被视为一种可行的气候干预手段。您如何看待这一解决方案?请在我们的讨论专栏中留下您的观点:
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(编辑:Gabe Bullard/vm,编译自意大利语:Aikens jun/gj)

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